Zgryźliwość kojarzy mi się z radością, która źle skończyła.
1 2th
Zastosowanie sterownika PLC w symulacji układów modelowych
R.
wider, R. Zdanowicz
Katedra Automatyzacji Procesów Technologicznych i Zintegrowanych Systemów Wytwarzania,
Wydział Mechaniczny technologiczny, Politechnika
l
ska,
ul. Konarskiego 18a, 44-100 Gliwice, Polska
W pracy przedstawiono sterowanie prostymi modelami symulowanymi na ekranie PC w
rodowisku COSIVIS. Opracowano model rzeczywistego urz
dzenia. Pokazano jak sterowa
modelem w programie COSIVIS w sposób ci
gły. W tym celu wykorzystano sterownik PLC
firmy Siemens. Modele utworzone w programie COSIVIS mog
zosta
wykorzystane do
nauki programowania sterowników PLC jak równie
w procesie kontroli i monitorowania.
1. WPROWADZENIE
W obecnych czasach modelowanie i symulacja ma istotne zastosowanie w wielu gał
ziach
przemysłu. W zwi
zku z du
konkurencj
na rynkach
wiatowych firmy produkcyjne nie
mog
sobie pozwoli
nawet na najmniejsze bł
dy lub opó
nienia produkcji, wynikaj
ce czy to
ze złych prognoz analityków, czy te
opó
nie
powstałych w czasie produkcji. Takie bł
dy
mog
spowodowa
zwi
kszenie kosztów produkcji, a co za tym idzie powa
ne straty. Istotne
jest, aby d
y
do poprawy warunków technologicznych i ekonomicznych przedsi
biorstwa.
Mo
na to osi
gn
stosuj
c modelowanie i symulacj
.
Zastosowanie komputerowych systemów modelowania pozwoli na ograniczenie kosztów,
uelastycznienie
systemu
produkcji,
co
w
dobie
dynamicznego
rozwoju
systemów
produkcyjnych oraz du
ej konkurencji, jest bardzo wa
ne.
Pomimo du
ych osi
gni
, nadal prowadzi si
badania nad nowymi rozwi
zaniami
zagadnie
modelowania i symulacji. Zwi
zane jest to z ci
gle rozwijaj
cym si
przemysłem i
wprowadzaniem na rynek nowoczesnych technologii. Dodatkowym ułatwieniem, przy
tworzeniu nowych rozwi
za
dotycz
cych symulacji, jest technologia komputerowa. Du
y
post
p i rozwój technologii komputerowych pozwala tworzy
coraz nowsze i bardziej
zaawansowane programy słu
ce do modelowania i symulacji [1, 2].
Jednym z programów symulacyjnych wykorzystywanych zarówno w procesie nauczania
jak i w praktyce przemysłowej jest program COSIVIS. Nazwa programu powstała z
pierwszych liter angielskiego wyra
enia Cell Oriented SImulation and VISualization [3].
Zamodelowane elementy mog
by
sterowane poprzez układy We/Wy (symulacja krok po
kroku) lub przez zewn
trzny sterowniki PLC (sterowanie ci
głe).
972
R.
wider, R. Zdanowicz
2. SYMULOWANIE PRACY RZECZYWISTEGO UKŁADU ZA POMOC
PROGRAMU COSIVIS
Biblioteka programu zawiera zbiór modeli takich jak np. podno
nik z sortownikiem, prasa,
wykrojnik, wiertarka itp. Program umo
liwia równie
budow
własnych modeli i ich
symulacje krok po kroku. Symulacja ci
gła modelu jest mo
liwa przy wykorzystaniu
sterownika PLC. W tym celu nale
y opracowa
program steruj
cy w
rodowisku STEP 7.
Mo
liwe jest prostych ten sposób testowanie obsługi prostych systemów automatyki, a tak
e
jego zastosowanie w projektowaniu, kontroli i monitorowaniu takich systemów. Program
uczy obsługi ró
nych układów bez konieczno
ci wykorzystywania rzeczywistych urz
dze
.
Mo
liwa jest równie
nauka programowania sterowników PLC, które s
wykorzystywane do
sterowania modelami.
Uruchomienie w programie COSIVIS modelu w sposób ci
gły wymaga sterowania przez
zewn
trzny sterownik PLC. Układ poł
cze
przedstawiono na rys. 1. Na jednym komputerze
zainstalowany jest program symulacyjny COSIVIS, oraz interfejsy komunikacyjne Vswitch i
EzDDE. Na drugim edytor programów Step 7.
W celu przeprowadzenia symulacji ci
głej modelu nale
y: uruchomi
program Step 7,
wczyta
program steruj
cy prac
wybranego modelu, załadowa
wybrany model do
sterownika PLC, uruchomi
program COSIVIS, uruchomi
interfejs komunikacyjny EzDDE,
uruchomi
interfejs komunikacyjny Vswitch, a nast
pnie uruchomi
wybrany model.
Rys. 1. Schemat poł
cze
układu z wykorzystaniem dwóch komputerów
Program EzDDE pozwala na ł
czenie ró
nych urz
dze
w standardowych
zastosowaniach. To oznacza,
e mo
liwe jest ł
czenie ze sterownikiem PLC, jak równie
z
innym oprogramowaniem jak np. programy wizualizacyjne. Technologia ta nazywa si
DDE
(Dynamic Data Exchange), czyli transfer potrzebnych danych z jednej aplikacji do drugiej.
Program EzDDE otrzymał tak
nazw
poniewa
dzi
ki niemu transfer danych i ł
czenie
pomi
dzy ró
nymi aplikacjami zostało znacznie ułatwione (Easy to use DDE). Wszystkie
dane, które nale
y przekaza
z lub do zewn
trznego urz
dzenia mo
na łatwo konfigurowa
i
przesyła
.
Vswitch został stworzony w celu dostarczenia prostego terminala, który umo
liwiał
wymian
danych ze
rodowiskiem Windows. Dzi
ki Vsvitch programy u
ywane do kontroli
973
Zastosowanie sterownika PLC w symulacji układów modelowych
ró
nego typu wyposa
enia, je
li tylko posiadaj
funkcje DDE, mog
si
ze sob
łatwo
komunikowa
.
3. STEROWANIE MODELEM WYTŁACZARKI
W programie COSIVIS zbudowano model wytłaczarki. Został on przedstawiony na
rys.2, za
schemat jego działania pokazuje rys.3.
3
4
Rys. 2. Model wytłaczarki
Rys. 3. Schemat działania modelu
wytłaczarki
Na rys. 3 przyj
to oznaczenia: 1- przestrze
robocza, 2 – magazyn opadowy zapełniony
przedmiotami do obróbki, 3 – siłownik wypychaj
cy przedmioty z magazynu opadowego, 4 –
siłownik mechanizmu wytłaczaj
cego, B1, B2, B3, B4 – sensory sygnalizuj
ce poło
enie
tłoka siłowników 3 i 4.
Pozycje siłowników s
wykrywane za pomoc
sensorów B1 do B4, zainstalowanych na
siłownikach. Sygnały steruj
ce modelem wytłaczarki przedstawione s
w tablicy 1.
Najwa
niejszymi elementami symulowanego układu s
siłowniki oraz sensory. Elementy
mog
by
sterowane poprzez układy We/Wy krok po kroku. Mo
liwa jest równie
symulacja
ci
gła. Wymaga to jednak opracowania programu steruj
cego sterownikiem PLC.
Praca sterownika PLC jest cykliczna. Program jest analizowany w kierunku z góry do dołu
(wa
na jest kolejno
zapisania instrukcji). Sterownik, przed rozpocz
ciem programu
sprawdza warto
ci sygnałów pojawiaj
cych si
na wej
ciach, przypisuj
c je zdefiniowanym
zmiennym. Nast
pnym krokiem jest analiza kodu programu, na podstawie którego ustalana
jest warto
zmiennych wyj
ciowych. Po zako
czeniu tej czynno
ci wysterowane zostaj
sygnały wyj
ciowe w module wyj
ciowym sterownika. Na rys. 4 pokazano fragment
programu steruj
cego PLC. Sterownik w pierwszej linii sprawdza warunki startu.
974
R.
wider, R. Zdanowicz
Tablica 1
Sygnały wej
ciowe i wyj
ciowe steruj
ce modelem wytłaczarki
Wej
cia procesu
Opis pozycji modelu wywołanej sygnałami
Wci
ni
ty przycisk START
Sensor 0
Sensor 1
Sprawdzenie cofni
cia tłoka siłownika 3
Sensor 2
Sprawdzenie wysuni
cia tłoka siłownika 3
Sensor 3
Sprawdzenie cofni
cia tłoka siłownia 4
Wyj
cia procesu
Urz
dzenie uruchamiaj
ce 1
Wysuni
cie tłoka siłownika 3
Urz
dzenie uruchamiaj
ce 2
Wysuni
cie tłoka siłownika 3
Urz
dzenie uruchamiaj
ce 3
Cofni
cie tłoka siłownika 4
Network 1:
Network 2
:
Rys. 4. Fragment programu steruj
cego PLC
Układ zostanie uruchomiony, je
eli na S1 pojawi si
sygnał 1, elementy b
d
w magazynie
oraz wszystkie siłowniki b
d
wycofane.
4. PODSUMOWANIE
Program COSIVIS jest narz
dziem wspomagaj
cym proces nauczania i uczenia podstaw
funkcjonowania elementów pneumatyki i elektropneumatyki, zestawionych w formie
funkcjonalnych modułów automatyki przemysłowej w
rodowisku Microsoft Windows.
Zbudowano w programie COSIVIS model wytłaczarki. W
rodowisku STEP 7 opracowano
program steruj
cy w sposób ci
gły, za po
rednictwem sterownika PLC, modelem
rzeczywistym.
LITERATURA
1.
T. S. Meinert, G. D. Taylor,.J. R. English: A modular simulation approach for automated
material handling systems. Simulation Practice and Theory 1999/7. s. 15-29.
2.
E. Ramat, P. Preux: Virtual Laboratory Environment (VLE): a Software Envirnment
Oriented Agent and Object for Modelling and Simulation of Complex Systems.
Simulation Practice and Theory 2003/11. s. 45-55.
3.
J.
wider, A. Baier, G. Kost, R. Zdanowicz: Sterowanie i automatyzacja procesów
technologicznych i układów mechatronicznych. Podr
cznik akademicki. Wydawnictwo
Politechniki
l
skiej, Gliwice 2002.
zanotowane.pl doc.pisz.pl pdf.pisz.pl hannaeva.xlx.pl
Zastosowanie sterownika PLC w symulacji układów modelowych
R.
wider, R. Zdanowicz
Katedra Automatyzacji Procesów Technologicznych i Zintegrowanych Systemów Wytwarzania,
Wydział Mechaniczny technologiczny, Politechnika
l
ska,
ul. Konarskiego 18a, 44-100 Gliwice, Polska
W pracy przedstawiono sterowanie prostymi modelami symulowanymi na ekranie PC w
rodowisku COSIVIS. Opracowano model rzeczywistego urz
dzenia. Pokazano jak sterowa
modelem w programie COSIVIS w sposób ci
gły. W tym celu wykorzystano sterownik PLC
firmy Siemens. Modele utworzone w programie COSIVIS mog
zosta
wykorzystane do
nauki programowania sterowników PLC jak równie
w procesie kontroli i monitorowania.
1. WPROWADZENIE
W obecnych czasach modelowanie i symulacja ma istotne zastosowanie w wielu gał
ziach
przemysłu. W zwi
zku z du
konkurencj
na rynkach
wiatowych firmy produkcyjne nie
mog
sobie pozwoli
nawet na najmniejsze bł
dy lub opó
nienia produkcji, wynikaj
ce czy to
ze złych prognoz analityków, czy te
opó
nie
powstałych w czasie produkcji. Takie bł
dy
mog
spowodowa
zwi
kszenie kosztów produkcji, a co za tym idzie powa
ne straty. Istotne
jest, aby d
y
do poprawy warunków technologicznych i ekonomicznych przedsi
biorstwa.
Mo
na to osi
gn
stosuj
c modelowanie i symulacj
.
Zastosowanie komputerowych systemów modelowania pozwoli na ograniczenie kosztów,
uelastycznienie
systemu
produkcji,
co
w
dobie
dynamicznego
rozwoju
systemów
produkcyjnych oraz du
ej konkurencji, jest bardzo wa
ne.
Pomimo du
ych osi
gni
, nadal prowadzi si
badania nad nowymi rozwi
zaniami
zagadnie
modelowania i symulacji. Zwi
zane jest to z ci
gle rozwijaj
cym si
przemysłem i
wprowadzaniem na rynek nowoczesnych technologii. Dodatkowym ułatwieniem, przy
tworzeniu nowych rozwi
za
dotycz
cych symulacji, jest technologia komputerowa. Du
y
post
p i rozwój technologii komputerowych pozwala tworzy
coraz nowsze i bardziej
zaawansowane programy słu
ce do modelowania i symulacji [1, 2].
Jednym z programów symulacyjnych wykorzystywanych zarówno w procesie nauczania
jak i w praktyce przemysłowej jest program COSIVIS. Nazwa programu powstała z
pierwszych liter angielskiego wyra
enia Cell Oriented SImulation and VISualization [3].
Zamodelowane elementy mog
by
sterowane poprzez układy We/Wy (symulacja krok po
kroku) lub przez zewn
trzny sterowniki PLC (sterowanie ci
głe).
972
R.
wider, R. Zdanowicz
2. SYMULOWANIE PRACY RZECZYWISTEGO UKŁADU ZA POMOC
PROGRAMU COSIVIS
Biblioteka programu zawiera zbiór modeli takich jak np. podno
nik z sortownikiem, prasa,
wykrojnik, wiertarka itp. Program umo
liwia równie
budow
własnych modeli i ich
symulacje krok po kroku. Symulacja ci
gła modelu jest mo
liwa przy wykorzystaniu
sterownika PLC. W tym celu nale
y opracowa
program steruj
cy w
rodowisku STEP 7.
Mo
liwe jest prostych ten sposób testowanie obsługi prostych systemów automatyki, a tak
e
jego zastosowanie w projektowaniu, kontroli i monitorowaniu takich systemów. Program
uczy obsługi ró
nych układów bez konieczno
ci wykorzystywania rzeczywistych urz
dze
.
Mo
liwa jest równie
nauka programowania sterowników PLC, które s
wykorzystywane do
sterowania modelami.
Uruchomienie w programie COSIVIS modelu w sposób ci
gły wymaga sterowania przez
zewn
trzny sterownik PLC. Układ poł
cze
przedstawiono na rys. 1. Na jednym komputerze
zainstalowany jest program symulacyjny COSIVIS, oraz interfejsy komunikacyjne Vswitch i
EzDDE. Na drugim edytor programów Step 7.
W celu przeprowadzenia symulacji ci
głej modelu nale
y: uruchomi
program Step 7,
wczyta
program steruj
cy prac
wybranego modelu, załadowa
wybrany model do
sterownika PLC, uruchomi
program COSIVIS, uruchomi
interfejs komunikacyjny EzDDE,
uruchomi
interfejs komunikacyjny Vswitch, a nast
pnie uruchomi
wybrany model.
Rys. 1. Schemat poł
cze
układu z wykorzystaniem dwóch komputerów
Program EzDDE pozwala na ł
czenie ró
nych urz
dze
w standardowych
zastosowaniach. To oznacza,
e mo
liwe jest ł
czenie ze sterownikiem PLC, jak równie
z
innym oprogramowaniem jak np. programy wizualizacyjne. Technologia ta nazywa si
DDE
(Dynamic Data Exchange), czyli transfer potrzebnych danych z jednej aplikacji do drugiej.
Program EzDDE otrzymał tak
nazw
poniewa
dzi
ki niemu transfer danych i ł
czenie
pomi
dzy ró
nymi aplikacjami zostało znacznie ułatwione (Easy to use DDE). Wszystkie
dane, które nale
y przekaza
z lub do zewn
trznego urz
dzenia mo
na łatwo konfigurowa
i
przesyła
.
Vswitch został stworzony w celu dostarczenia prostego terminala, który umo
liwiał
wymian
danych ze
rodowiskiem Windows. Dzi
ki Vsvitch programy u
ywane do kontroli
973
Zastosowanie sterownika PLC w symulacji układów modelowych
ró
nego typu wyposa
enia, je
li tylko posiadaj
funkcje DDE, mog
si
ze sob
łatwo
komunikowa
.
3. STEROWANIE MODELEM WYTŁACZARKI
W programie COSIVIS zbudowano model wytłaczarki. Został on przedstawiony na
rys.2, za
schemat jego działania pokazuje rys.3.
3
4
Rys. 2. Model wytłaczarki
Rys. 3. Schemat działania modelu
wytłaczarki
Na rys. 3 przyj
to oznaczenia: 1- przestrze
robocza, 2 – magazyn opadowy zapełniony
przedmiotami do obróbki, 3 – siłownik wypychaj
cy przedmioty z magazynu opadowego, 4 –
siłownik mechanizmu wytłaczaj
cego, B1, B2, B3, B4 – sensory sygnalizuj
ce poło
enie
tłoka siłowników 3 i 4.
Pozycje siłowników s
wykrywane za pomoc
sensorów B1 do B4, zainstalowanych na
siłownikach. Sygnały steruj
ce modelem wytłaczarki przedstawione s
w tablicy 1.
Najwa
niejszymi elementami symulowanego układu s
siłowniki oraz sensory. Elementy
mog
by
sterowane poprzez układy We/Wy krok po kroku. Mo
liwa jest równie
symulacja
ci
gła. Wymaga to jednak opracowania programu steruj
cego sterownikiem PLC.
Praca sterownika PLC jest cykliczna. Program jest analizowany w kierunku z góry do dołu
(wa
na jest kolejno
zapisania instrukcji). Sterownik, przed rozpocz
ciem programu
sprawdza warto
ci sygnałów pojawiaj
cych si
na wej
ciach, przypisuj
c je zdefiniowanym
zmiennym. Nast
pnym krokiem jest analiza kodu programu, na podstawie którego ustalana
jest warto
zmiennych wyj
ciowych. Po zako
czeniu tej czynno
ci wysterowane zostaj
sygnały wyj
ciowe w module wyj
ciowym sterownika. Na rys. 4 pokazano fragment
programu steruj
cego PLC. Sterownik w pierwszej linii sprawdza warunki startu.
974
R.
wider, R. Zdanowicz
Tablica 1
Sygnały wej
ciowe i wyj
ciowe steruj
ce modelem wytłaczarki
Wej
cia procesu
Opis pozycji modelu wywołanej sygnałami
Wci
ni
ty przycisk START
Sensor 0
Sensor 1
Sprawdzenie cofni
cia tłoka siłownika 3
Sensor 2
Sprawdzenie wysuni
cia tłoka siłownika 3
Sensor 3
Sprawdzenie cofni
cia tłoka siłownia 4
Wyj
cia procesu
Urz
dzenie uruchamiaj
ce 1
Wysuni
cie tłoka siłownika 3
Urz
dzenie uruchamiaj
ce 2
Wysuni
cie tłoka siłownika 3
Urz
dzenie uruchamiaj
ce 3
Cofni
cie tłoka siłownika 4
Network 1:
Network 2
:
Rys. 4. Fragment programu steruj
cego PLC
Układ zostanie uruchomiony, je
eli na S1 pojawi si
sygnał 1, elementy b
d
w magazynie
oraz wszystkie siłowniki b
d
wycofane.
4. PODSUMOWANIE
Program COSIVIS jest narz
dziem wspomagaj
cym proces nauczania i uczenia podstaw
funkcjonowania elementów pneumatyki i elektropneumatyki, zestawionych w formie
funkcjonalnych modułów automatyki przemysłowej w
rodowisku Microsoft Windows.
Zbudowano w programie COSIVIS model wytłaczarki. W
rodowisku STEP 7 opracowano
program steruj
cy w sposób ci
gły, za po
rednictwem sterownika PLC, modelem
rzeczywistym.
LITERATURA
1.
T. S. Meinert, G. D. Taylor,.J. R. English: A modular simulation approach for automated
material handling systems. Simulation Practice and Theory 1999/7. s. 15-29.
2.
E. Ramat, P. Preux: Virtual Laboratory Environment (VLE): a Software Envirnment
Oriented Agent and Object for Modelling and Simulation of Complex Systems.
Simulation Practice and Theory 2003/11. s. 45-55.
3.
J.
wider, A. Baier, G. Kost, R. Zdanowicz: Sterowanie i automatyzacja procesów
technologicznych i układów mechatronicznych. Podr
cznik akademicki. Wydawnictwo
Politechniki
l
skiej, Gliwice 2002.